建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 qhc3 oRe
D3N\$ D 使用工具箱：基本工具箱 qdWsP9}q
l-g+E{ZM 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
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?"\X46Gz; 自由空间传输距离：10mm yc?+L ;fN
adRvAq]mA VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 @Pb!:HeJE
)Z2 HzjE 1) 脉冲传输 '(4$h3-gv7
k%Jv%m}aB 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 y
~7]9?T ^^1rj h1I
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： r&U 5w^p 2) 复数场 ?VmE bl
A@^Y2:pY 传输时间用 来表示
Ep)rEq6
FMh SHa/B 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 eTw sh]
kWZ? 86! 脉冲的载波频率为 0rP`BK|
Sxa+ "0d6 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： E]/` JI'% S3l$\X;6X 3) 时间傅里叶变换 Hx5t
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： Fg;V6s/>ts 3Uw}!>`% 类似的定义同样适用于复数场 b\& |030+
RsU!mYs:H 4) 包络函数 9Kf# jZ
8K$q6V %# VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： _\uyS', 其对应的频域谱为： v0v%+F#>@
Pv,Q*gh` 
]n _OQ)VO
tn>z%6;&Z 1) 构建脉冲光源 <_(UAv {kVhht]X T$)N2]FE PS:高斯脉冲光谱窗口 U (*k:Fw
`_M*2(rt 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 rRgP/E#_
w% Vw*i6o 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 cG{>[Lf
4K{<R!2 I STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) {\u=m>2U|
cVk&Yp;[* STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) # ub!
>AFX}N# STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) wd 86 y
g<d#zzP"T STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ,-({ m'
<B"M} Y>_P STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 9 8"/]ERJ
|1M+FBT$w STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 %z9eVkPI~
=\u QGH 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm (4ueO~jb $
\l$gcFXb 
xweV8k/
p:g`K# [F 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 [,_4#Zz 
C B&$tDi PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ea7l:(C
6) 点击
，进行光程分析 0C3s 9j6# #@{ PS1：左图为相位vs频率图 ;}/@ar7s3
pyvZ[R 9 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ^ #:F8D
=~7%R.U([e 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 YSQB* FBz PS1：时间偏移量为33.3656ps KB3zQJY
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 AL(YQ )-Cg KaRdO PS:在中心位置处测量光场随波长变化 {Vg 8pt
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 lL6 bIjf
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 S4qj}`$
Yv
4O~E4" ] PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 9t `
PS：电场振幅在时域中的分布 aDXdr\ C6
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 2`|1 !x
=Tdh]0 PS:转换为真实的场 }1N $4@
PS：将包络函数转换为真实场 Ws _R S%
11) 其它场测量工具 $8k Q M
Ai99:J2k 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 P[|FK(l 7h Qf
T76h PS：在输出光场上划定线段 <M//zXa
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ;a]Lxx;-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 v\LcZt`}
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 ) @%wj;>a
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QQ：2987619807
